2010-12-28
1
Role betonu w elementach konstrukcyjnych
Norma PN-EN 206-1
(struktura normy, najwa
Ŝ
niejsze postanowienia, klasy ekspozycji)
Trwało
ść
betonu jako jedna z podstawowych jego
cech
(normowe ograniczenia składu betonu)
- Mieszanka betonowa jest ciecz
ą
, która stosunkowo łatwo
..
przyjmuj
ą
c
ą
kształt formy i zag
ę
szcza si
ę
pod wpływem np.
..
wibrowania
- Beton cementowy stanowi
ś
rodowisko o zasadowym odczynie
..
o pH
≈
13 (beton „zdrowy”)
- W wyniku procesów zachodz
ą
cych w zaczynie cementowym
..
mieszanka przyjmuje posta
ć
ciała stałego (betonu
..
stwardniałego) charakteryzuj
ą
cego
..
si
ę
:
- du
Ŝą
wytrzymało
ś
ci
ą
na
ś
ciskanie
f
cm
≈
ok.10 do ok. 50 MPa
(specjalne tworzywa cementowe nawet do 300 MPa)
- relatywnie mał
ą
wytrzymało
ś
ci
ą
na rozci
ą
ganie
f
tm
≈
ok. 0,1 f
cm
(st
ą
d konieczne zbrojenie)
Beton zwykły
(charakterystyka ogólna)
2010-12-28
2
Konstrukcyjne elementy betonowe
Elementy betonowe (nie zbrojone)
betonowa ława
fundamentowa
Konstrukcyjne elementy zbrojone (
Ŝ
elbetowe)
1
2
3
0
16
2
2
2
2
1
0
2
2
6 20 mm
∅
2
3
2
2
2
3
15
35
10
10
1
0
1
0
1
0
zbrojenie: 18 16 mm
∅
zginany przekrój teowy
przekrój w kształcie U
2010-12-28
3
o
ś
oboj
ę
tna
1
2
3
0
16
2
2
2
2
1
0
2
2
6 20 mm
∅
2
3
2
2
2
3
wypadkowa sił
ś
ciskaj
ą
cych
(beton)
wypadkowa sił
rozci
ą
gaj
ą
cych
(stal)
s
tr
e
fa
ś
c
is
k
a
n
a
s
tr
e
fa
ro
z
c
i
ą
g
a
n
a
rami
ę
sił
wewn
ę
trznych
Rola betonu w elementach konstrukcyjnych
Schemat rozkładu sił wewn
ę
trznych w elemencie zginanym
Rola betonu w elementach konstrukcyjnych
Gdy pH
≥
11,8 istniej
ą
warunki dla tworzenia si
ę
na powierzchni zbrojenia
trwałej
tzw. warstwy pasywacyjnej
chroni
ą
cej stal przed korozj
ą
.
Warstw
ę
t
ą
tworz
ą
Ŝ
elaziany wapniowe.
Gdy pH z jakichkolwiek przyczyn obni
Ŝ
a si
ę
< 11,8
; np. karbonatyzacja lub
ługowanie Ca(OH)
2
- warstwa ta przestaje istnie
ć
i stal koroduje.
pr
ę
t
stalowy
beton
warstwa
pasywacyjna
2010-12-28
4
Rola betonu w elementach konstrukcyjnych
1/
Nadaje kształt elementowi
i jego przekrojowi poprzecznemu;
….
w elementach zbrojonych zapewnia i utrzymuje odpowiedni
ą
….
wielko
ść
ramienia sił wewn
ę
trznych
2/ Dzi
ę
ki wysokiej f
c
przenosi siły (obci
ąŜ
enia/napr
ęŜ
enia)
…
ś
ciskaj
ą
ce
3/ Dzi
ę
ki wysokiemu pH
aktywnie chroni stal
przed korozj
ą
Podsumowanie:
trzy podstawowe zadania betonu
Trwało
ść
betonu jako jedna z podstawowych jego
cech
Trwało
ść
– czas, w jakim w danych warunkach beton
zachowuje swoje wła
ś
ciwo
ś
ci na wymaganym poziomie,
pozwalaj
ą
cym na niezakłócone pełnienie przeze
ń
swoich
zało
Ŝ
onych funkcji
Wg PN-EN 206-1
trwało
ść
ta, w ró
Ŝ
nych warunkach
eksploatacji powinna wynosi
ć
50 lat.
Trwało
ść
betonu zapewnia si
ę
przez odpowiedni jako
ś
ciowo
i ilo
ś
ciowo skład, poprawne uło
Ŝ
enie, zag
ę
szczenie
oraz odpowiedni
ą
piel
ę
gnacj
ę
. Jednym z głównych
czynników zapewniaj
ą
cych trwało
ść
betonu jest jego zwarta
struktura wewn
ę
trzna.
2010-12-28
5
Konstrukcja betonowa
EN ...
Normy dla
prefabrykowanych
wyrobów betonowych
EN 1992
(Eurokod 2)
Projektowanie konstrukcji
betonowych
PN-B-03264
Konstrukcje betonowe,
Ŝ
elbetowe i spr
ęŜ
one
EN 206-1
Beton
ENV 13670-1
Wykonywanie
konstrukcji
betonowych
PN-EN 12350
Badania mieszanki
betonowej
PN-N 12390
Badania betonu
EN 13791
Ocena wytrzymało
ś
ci
betonu
w konstrukcjach
PN-EN 12504
Badania betonu
w konstrukcjach
PN-EN 197
Cement
PN-EN 450
Popiół lotny do
betonu
PN-EN 13263
Pył krzemionkowy do
betonu
PN-EN 934-2
Domieszki do betonu
PN-EN 12620
Kruszywa do betonu
PN-EN 13055-1
Kruszywa lekkie
PN-EN 1008
Woda zarobowa do
betonu
PN-EN 12878
Pigmenty
Norma PN-EN 206-1
i normy zwi
ą
zane
Norma PN-EN 206-1: Beton. Wymagania, wła
ś
ciwo
ś
ci, produkcja i zgodno
ść
(struktura normy)
Definicje i symbole
Klasyfikacja
Klasy
ekspozycji
Klasy konsystencji
mieszanki betonowej
Klasy wytrzymało
ś
ci
betonów na
ś
ciskanie
Klasy g
ę
sto
ś
ci
betonów lekkich
Okre
ś
lenie zasad kontroli i kryteriów zgodno
ś
ci
Beton wytworzony na budowie, beton towarowy
Warunki wytwarzania
personel/sprz
ę
t/urz
ą
dzenia
Wymagania
Skład betonu
Składniki betonu
Mieszanka betonowa
Podział odpowiedzialno
ś
ci
Specyfikuj
ą
cy
Producent betonu
Wykonawca konstrukcji i elementów
2010-12-28
6
Typ zagro
Ŝ
enia
wskutek
agresji
zewn
ę
trznej
Klasa
ekspozycji
Opis
ś
rodowiska
Przykład przyporz
ą
dkowania do danej
klasy
Min.
zawarto
ść
cementu
kg/m
3
Max.
stosunek
w/c
Min. klasa
wytrz. na
ś
ciskanie
MPa
Wymagane
napowietrzanie
%
Brak agresji
XO
-dla betonów niezbrojonych
wszystkie klasy ekspozycji
oprócz XF, XA oraz obci
ąŜ
e
ń
ś
cieraj
ą
cych;
- dla betonów zbrojonych:
ś
rodowisko bardzo suche
Elementy betonowe wewn
ą
trz
budynków o małej wilgotno
ś
ci
powietrza
---
---
C 12/15
---
Karbonatyza-
cja
XC1
Suche
Elementy betonowe wewn
ą
trz
budynków o normalnej wilgotno
ś
ci
powietrza
260
0,65
C 20/25
---
XC2
Przewa
Ŝ
nie mokre
- cz
ęś
ci konstrukcji
hydrotechnicznych;
- wi
ę
kszo
ść
fundamentów
280
0,60
C 25/30
---
XC3
Umiarkowanie wilgotne
-elementy betonowe wewn
ą
trz
budynków o podwy
Ŝ
szonej
wilgotno
ś
ci powietrza;
- zewn
ę
trzne elementy betonowe
osłoni
ę
te przed deszczem;
280
0,55
C 30/37
---
XC4
Cyklicznie: suche - mokre
Elementy nara
Ŝ
one na kontakt z wod
ą
,
spoza klasy ekspozycji XC2
300
0,50
C 30/37
---
Korozja
chlorkowa w
strefie
ś
ródl
ą
dowej
XD1
Umiarkowanie wilgotne
Elementy betonowe nara
Ŝ
one na
działanie mgły chlorkowej
300
0,55
C 30/37
---
XD2
Przewa
Ŝ
nie mokre
- betonowe elementy basenów
k
ą
pielowych;
- betonowe elementy zbiorników
przemysłowych, gromadz
ą
cych
roztwory chlorków;
300
0,55
C 30/37
---
XD3
Cyklicznie: suche - mokre
Cz
ęś
ci mostów, nawierzchnie
betonowe dróg i parkingów
320
0,45
C 35/45
---
KLASY EKSPOZYCJI wg PN-EN 206-1
Typ
zagro
Ŝ
enia
wskutek
agresji
zewn
ę
trznej
Klasa
ekspozyc
ji
Opis
ś
rodowiska
Przykład przyporz
ą
dkowania do
danej klasy
Min.
zawarto
ść
cementu
kg/m
3
Max.
stosunek
w/c
Min. klasa
wytrz. na
ś
ciskanie
N/mm
2
Wymagane
napowietrza
nie %
Korozja
chlorkowa w
strefie
nadmorskiej
XS1
Owiew zasolonego
powietrza, co
najwy
Ŝ
ej wilgotnego
Elementy zewn
ę
trzne w pobli
Ŝ
u
wybrze
Ŝ
a
300
0,50
C 30/37
---
XS2
Ś
rodowisko
podwodne
Zatopione cz
ęś
ci konstrukcji
morskich
320
0,45
C 35/45
---
XS3
Cyklicznie: mokre -
wilgotne
Strefy obryzgu i obmywania
konstrukcji morskich (w efekcie
falowania morza)
340
0,45
C 35/45
---
Agresja
spow.
zamra
Ŝ
aniem
i rozmra
Ŝ
.
XF1
Nawil
Ŝ
anie
umiarkowane, brak
ingerencji
ś
rodków
odladzaj
ą
cych
Pionowe odsłoni
ę
cia elementów
betonowych, nara
Ŝ
one na
działanie deszczu i mrozu
300
0,55
C 30/37
---
XF2
Nawil
Ŝ
anie
umiarkowane, ł
ą
cznie
z oddziaływaniem
ś
rodków
odladzaj
ą
cych
Pionowe odsłoni
ę
cia elementów
betonowych, nara
Ŝ
one na
działanie deszczu i mrozu oraz
zraszane
ś
rodkami odladzaj
ą
cymi
300
0,55
C 25/30
4,0
XF3
Nawil
Ŝ
anie wysokie,
brak ingerencji
ś
rodków
odladzaj
ą
cych
Poziome powierzchnie elementów
betonowych, wystawione na
działanie wody i mrozu
320
0,50
C 30/37
4,0
XF4
Nawil
Ŝ
anie wysokie,
ł
ą
cznie z
oddziaływaniem
ś
rodków
odladzaj
ą
cych
- betonowe nawierzchnie dróg i
mostów odladzane
ś
rodkami
chemicznymi;
- elementy betonowe w strefie
oddziaływania mrozu oraz
zraszanie
ś
rodkami odladzaj
ą
cymi;
- budowle morskie w strefie
zamarzania.
340
0,45
C 30/37
4,0
Agresja
chemiczna
XA1
Słabo agresywne
300
0,55
C 30/37
---
XA2
Ś
rednio agresywne
320
0,50
C 30/37
---
XA3
Silnie agresywne
360
0,45
C 35/45
---
2010-12-28
7
PODSUMOWANIE OGRANICZENIA SKŁADU BETONU
WYNIKAJ
Ą
CE ZE ZRÓ
ś
NICOWANIA WARUNKÓW
EKSPLOATACJI (klas ekspozycji)
W PEWNYCH PRZYPADKACH
NIE WYMAGANIA
KONSTRUKCYJNE,
LECZ
TRWAŁO
ŚĆ
B
Ę
DZIE DETERMINOWA
Ć
SKŁAD BETONU ORAZ JEGO
KLAS
Ę
X0
(brak agresji
)
XC
(karbonatyzacja
)
XS
(woda
morska)
XD
(inne chlorki)
XF
(zamra
Ŝ
anie/
rozmra
Ŝ
anie)
XA
(agresja
chemiczna)
Klasa
betonu
C12/15
C20/25
C30/37
C25/30
C30/37
C
min
[kg/m
3
]
---
260
300
(w/c)
max
---
0,65
0,50
0,55
p
min
[%]
---
4,0
(z wyj
ą
tkiem
XF1)
---
cement odporny
na siarczany